TW201910405A - 多孔體之製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種多孔體之製造方法,其係藉由濕式製膜法來將含有胺基甲酸酯樹脂(A)及溶劑(B)之胺基甲酸酯樹脂組成物予以加工之多孔體之製造方法,其特徵為,就該溶劑(B)而言,溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與胺基甲酸酯樹脂(A)之漢森溶解度參數(A-HSP)的差值為3~8(J/cm3)1/2之範圍,且溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與水之漢森溶解度參數(W-HSP)的差值為31.5~38(J/cm3)1/2之範圍。就該溶劑(B)而言,較佳的是漢森溶解度參數中之分散項(δD)為15.5~21.0MPa0.5之範圍,極化項(δP)為7.0~14.5MPa0.5之範圍,氫鍵項(δH)為4.5~11.0MPa0.5之範圍。
Description
本發明係關於藉由濕式製膜法而加工之多孔體。
胺基甲酸酯樹脂係具有柔軟且強韌的特性,也兼具優異的觸感,所以被廣泛利用於人工皮革‧合成皮革等之製造中。尤其是在被利用於人工皮革‧合成皮革上時,為了賦予觸感、蓬鬆感,而形成胺基甲酸酯樹脂之中間層的情形多。
一般來說,在該中間層所使用之胺基甲酸酯樹脂會採用對於胺基甲酸酯樹脂之溶解性優良之N,N-二甲基甲醯胺(以下,簡記為「DMF」)的樹脂溶液形態,將此胺基甲酸酯樹脂溶液塗布至基材,浸漬於水中,藉以利用樹脂溶液與水的取代作用而可形成經多孔質化之中間層(例如,參照專利文獻1)。
然而,DMF會有引起過敏反應、皮膚炎的疑慮,在歐洲被當作是高危險物質,今後之使用規範已現實化。但就該濕式製膜而言,至今為止,與胺基甲酸酯、水之相溶性優異的DMF被當作必要溶劑而加以利用,故而實際情況是其替代並非如產業界所期望般地進行著。
專利文獻1:日本特開平7-53764號公報
本發明所欲解決之課題係在於提供一種不使用DMF而可透過濕式製膜法來製造出多孔體的方法。
本發明係提供一種多孔體之製造方法,其係藉由濕式製膜法來將含有胺基甲酸酯樹脂(A)及溶劑(B)之胺基甲酸酯樹脂組成物予以加工之多孔體之製造方法,其特徵為,就該溶劑(B)而言,溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與胺基甲酸酯樹脂(A)之漢森溶解度參數(A-HSP)的差值為3~8(J/cm3)1/2之範圍,且溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與水之漢森溶解度參數(W-HSP)的差值為31.5~38(J/cm3)1/2之範圍。
如根據本發明,則可不使用DMF而透過濕式製膜法來製造出多孔體。因此,本發明係特別適合使用在今後DMF的使用規範會變嚴格之人工皮革‧合成皮革之製造上。另外,本發明中所謂的「多孔體」係具有藉由濕式製膜法來使胺基甲酸酯樹脂組成物凝固即可自然而然地得到的多個孔者,例如,指的是在面的厚度方向上形成有長紡錘形或淚滴形之多孔結構者。
圖1係顯示在實施例1所得到之多孔體之剖面圖的電子顯微鏡照片(倍率500倍)。
本發明係藉由濕式製膜法來將含有胺基甲酸酯樹脂(A)及溶劑(B)之胺基甲酸酯樹脂組成物予以加工之多孔體之製造方法,必要條件是該溶劑(B)為特定者。
在本發明中,就該溶劑(B)而言,必要條件是使用如下溶劑(B),其係溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與胺基甲酸酯樹脂(A)之漢森溶解度參數(A-HSP)的差值為3~8(J/cm3)1/2之範圍,且溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與水之漢森溶解度參數(W-HSP)的差值為31.5~38(J/cm3)1/2之範圍者。就本發明而言,藉由使用如上述範圍之溶劑(B),則可取得胺基甲酸酯樹脂(A)與溶劑(B)為可溶且安定的樹脂溶液形態,且能夠利用濕式製膜法製造多孔體。
另外,這個漢森溶解度參數係基於分子間之相互作用相似的兩個物質可輕易互相溶解的考量者,具體來說,係將經希德布朗(Hildebrand)所導入之溶解度參數分割成分散項(δD)、極化項(δP)、氫鍵項(δH)之3個成分,表現成3次元空間。分散項(δD)表示分散力所導致的效果,極化項(δP)表示偶極間力所導致的效果,氫鍵項(δH)表示氫鍵力所導致的效果。
另外,漢森溶解度參數的定義與計算係記載 於Charles M.Hansen著「Hansen Solubility Parameters;A Users Handbook(CRC Press,2007)」。又,藉由使用電腦軟體「Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP)」,則即便是文獻中沒有記載參數值的溶劑,也可自其化學結構推算出漢森溶解度參數。在本發明中,關於文獻中有記載參數值的溶劑,採用其值,關於文獻中沒有記載參數值的溶劑,採用以HSPiP版本4.1.06所推算出之參數值。溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與胺基甲酸酯樹脂(A)之漢森溶解度參數(A-HSP)的差值(絕對值)、及溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與水之漢森溶解度參數(W-HSP)的差值(絕對值)也是依此等而計算出。
該溶劑(B)係可使用1種溶劑,也可合併使用2種以上的溶劑。在併用2種以上溶劑時,其將各個溶劑的漢森溶解參數之3個參數予以加權平均的值,可依成為上述範圍內之組合而使用。
作為該溶劑(B),從可形成更為良好的多孔的觀點來看,該漢森溶解度參數中之該分散項(δD)宜為15.5~21MPa0.5之範圍,更佳為16.0~20MPa0.5之範圍。又,作為該分散項(δP),基於相同理由,較佳為7~14.5MPa0.5之範圍,更佳為8~13.5J1/2MPa0.5之範圍。再者,作為該分散項(δH),基於相同理由,較佳為4.5~11MPa0.5之範圍,更佳為5~10MPa0.5之範圍。
作為該溶劑(B)的具體例,可列舉出:N,N,2-三甲基丙醯胺(漢森溶解度參數:20.14,分散項(δD): 16.7,極化項(δP):9.2,氫鍵項(δH):6.5)、N,N-二甲基丙烯醯胺(漢森溶解度參數:21.81,分散項(δD):17.3,極化項(δP):10.6,氫鍵項(δH):8.0)、N,N-二甲基丙醯胺(漢森溶解度參數:21.28,分散項(δD):16.4,極化項(δP):11.3,氫鍵項(δH):7.5)、N,N-二乙基乙醯胺(漢森溶解度參數:22.42,分散項(δD):16.8,極化項(δP):11.5,氫鍵項(δH):9.4)、N,N-二乙基丙烯醯胺(漢森溶解度參數:19.65,分散項(δD):16.9,極化項(δP):9.2,氫鍵項(δH):4.0)、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮(漢森溶解度參數:22.29,分散項(δD):18.2,極化項(δP):10.0,氫鍵項(δH):8.1)、N-乙基吡咯啶酮(漢森溶解度參數:22.74,分散項(δD):18.0,極化項(δP):12.0,氫鍵項(δH):7.0)、2-吡咯啶酮(漢森溶解度參數:23.58,分散項(δD):18.2,極化項(δP):12.0,氫鍵項(δH):9.0)等。
作為該溶劑(B),與胺基甲酸酯樹脂(A)無關地,基於可更為安定地形成多孔結構的觀點,較佳為使用N,N,2-三甲基丙醯胺及/或N,N-二甲基丙烯醯胺。
作為該溶劑(B)的含量,基於胺基甲酸酯樹脂(A)的溶解性的觀點,較佳為胺基甲酸酯樹脂組成物中10~90質量%的範圍,更佳為20~80質量%的範圍。
作為本發明所使用之胺基甲酸酯樹脂(A),可使用多元醇(a1)與聚異氰酸酯(a2)的反應物。
作為該多元醇(a1),例如可使用聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇等。該等多元醇可單獨使用,也可併用2種以上。另外,就多孔體的製造領 域而言,作為該多元醇(a1),最常使用的是聚酯多元醇、聚醚多元醇(聚乙二醇除外)、及聚碳酸酯多元醇。該等多元醇之中,已知道具有適度親水性的聚酯多元醇最容易製造多孔體,其次是聚碳酸酯多元醇,疏水性的聚醚多元醇(聚乙二醇除外)是最難多孔化的。然而,在本發明中,藉由使用該特定的溶劑(B),則即便使用該等中任一種多元醇,仍可利用濕式製膜法來簡單地製造多孔體。
作為該多元醇(a1)之數量平均分子量,基於多孔體之機械特性、及柔軟性的觀點,宜為500~10,000之範圍,較佳為700~8,000之範圍。另外,該多元醇(a1)之數量平均分子量係表示透過凝膠滲透層析(GPC)法所測定之值。
因應需要,可併用數量平均分子量小於500之鏈伸長劑(a1-1)於該多元醇(a1)。作為該鏈伸長劑(a1-1),例如可使用具有羥基之鏈伸長劑、具有胺基之鏈伸長劑等。該等鏈伸長劑(a1-1)可單獨使用,也可併用2種以上。
作為該具有羥基之鏈伸長劑,例如可使用乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、己二醇、蔗糖、亞甲基二醇、甘油、山梨糖醇等之脂肪族多元醇化合物;雙酚A、4,4’-二羥基二苯基、4,4’-二羥基二苯醚、4,4’-二羥基二苯碸、氫化雙酚A、氫醌等之芳香族多元醇化合物;水等。該等鏈伸長劑可單獨使用,也可併用2種以上。
作為該具有胺基之鏈伸長劑,例如可使用乙 二胺、1,2-丙二胺、1,6-己二胺、哌、2-甲基哌、2,5-二甲基哌、異佛爾酮二胺、4,4’-二環己基甲烷二胺、3,3’-二甲基-4,4’-二環己基甲烷二胺、1,2-環己烷二胺、1,4-環己烷二胺、胺基乙基乙醇胺、肼、二伸乙基三胺、三伸乙基四胺等。該等鏈伸長劑可單獨使用,也可併用2種以上。
作為該聚異氰酸酯(a2),例如可使用4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、碳二亞胺改性二苯基甲烷二異氰酸酯、粗製二苯基甲烷二異氰酸酯、伸苯基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、四甲基二甲苯二異氰酸酯等之芳香族聚異氰酸酯;六亞甲基二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯等之脂肪族聚異氰酸酯;環己烷二異氰酸酯、氫化二甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯等之脂環式聚異氰酸酯等。該等聚異氰酸酯可單獨使用,也可併用2種以上。
作為該胺基甲酸酯樹脂(A)之製造方法,例如可列舉出:添加該多元醇(a1)、該聚異氰酸酯(a2)、因應需要之該鏈伸長劑(a1-1),使其進行反應,藉以製造的方法。該等反應係以於50~100℃之溫度下大概進行3~10小時為佳。又,該反應可在後述之溶劑(B)中進行。
作為該多元醇(a1)所具有之羥基、該鏈伸長劑(a1-1)所具有之羥基及胺基之合計與該聚異氰酸酯(a2)所具有之異氰酸酯基的莫耳比[(異氰酸酯基)/(羥基及胺基)],較佳為0.8~1.2之範圍,更佳為0.9~1.1之範圍。
作為利用以上方法所得到之胺基甲酸酯樹脂(A)之重量平均分子量,基於多孔體之機械強度及柔軟性的觀點,宜為5,000~500,000之範圍,較佳為10,000~300,000之範圍,更佳為30,000~150,000之範圍。另外,該胺基甲酸酯樹脂(A)之重量平均分子量係表示與該多元醇(a1)之數量平均分子量同樣地進行測定所得到的值。
該胺基甲酸酯樹脂組成物係含有該胺基甲酸酯樹脂(A)及該溶劑(B)作為必要成分,因應需要,也可含有其他添加劑。
作為該其他添加劑,例如可使用顏料、阻燃劑、塑化劑、軟化劑、安定劑、蠟、消泡劑、分散劑、浸透劑、界面活性劑、填充料、防黴劑、抗菌劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、耐候安定劑、螢光增白劑、抗老化劑、增黏劑等。該等添加劑可單獨使用,也可併用2種以上。
接著,針對將該胺基甲酸酯樹脂組成物利用濕式製膜法而製造多孔體的方法進行說明。
該濕式製膜法係將該胺基甲酸酯樹脂組成物塗布或含浸在基材表面,接著使水、水蒸氣等接觸該塗布面或含浸面,藉以使該胺基甲酸酯樹脂(A)凝固,製造多孔體的方法。
作為塗布該胺基甲酸酯樹脂組成物之基材,例如可使用不織布、織布、包含編物之基材;樹脂薄膜等。作為構成該基材者,例如可使用聚酯纖維、尼龍纖 維、丙烯酸纖維、聚胺基甲酸酯纖維、乙酸酯纖維、嫘縈纖維、聚乳酸纖維等化學纖維;綿、麻、绢、羊毛、該等之混紡纖維等。
在該基材表面上,也可因應需要而施行制電加工、脫模處理加工、撥水加工、吸水加工、抗菌防臭加工、制菌加工、紫外線遮蔽加工等之處理。
作為將該胺基甲酸酯樹脂組成物塗布或含浸於該基材表面的方法,例如可列舉出凹版塗布法、刀塗法、管塗法、點觸塗法。此時,為了要調整胺基甲酸酯樹脂組成物之黏度而提升塗布作業性,因應需要可調節有機溶劑(B)的使用量。
作為包含以該方法所塗布或含浸之該胺基甲酸酯樹脂組成物的塗膜膜厚,宜為0.5~5mm之範圍,較佳為0.5~3mm之範圍。
作為使水或水蒸氣接觸到塗布或含浸有該胺基甲酸酯樹脂組成物而形成之塗布面的方法,例如可列舉出:將設置有包含該胺基甲酸酯樹脂組成物之塗布層、含浸層的基材浸漬在水浴中的方法;使用噴霧器等將水噴霧至該塗布面上的方法等。該浸漬係宜在5~60℃之水浴中進行2~20分鐘左右。
依該方法所得到之多孔體係宜使用常溫的水、溫水洗淨其表面,萃取而去除掉溶劑(B),接著進行乾燥。該洗淨係以在5~60℃的水進行20~120分鐘左右為佳,於洗淨時所使用的水較佳係替換1次以上,或以流水形態連續替換。較佳的是該乾燥係使用調整至80 ~120℃的乾燥機等,進行10~60分鐘左右。
依上述,如根據本發明,則可不使用DMF而製造出利用濕式製膜法所得到之多孔體。依此,本發明尤其是可適合地使用在DMF今後使用規範越趨嚴格之人工皮革‧合成皮革的製造上。此外,本發明可使用在研磨墊;研磨用背墊;手術衣、床單等醫療衛生材料;防風‧防水片、防結露片等之建材用片;乾燥劑、除濕劑、芳香劑等之包裝材料;農業用片、各種分隔器、包裝等的各種用途上。
以下,採用實施例來更為詳細地說明本發明。
於具有攪拌機、迴流器、溫度計的反應裝置中,投入聚酯多元醇(DIC股份有限公司製「CMA-244」,數量平均分子量:2,000)100質量份、乙二醇8質量份、N,N,2-三甲基丙醯胺250質量份、及4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯45質量份,在攪拌下使其進行反應直至85℃下的黏度到達600dPa‧s之後,加入甲醇0.22質量份使其進行反應,藉以得到含有胺基甲酸酯樹脂(A-1)之胺基甲酸酯樹脂組成物。
於具有攪拌機、迴流器、溫度計的反應裝置中,投 入聚酯多元醇(DIC股份有限公司製「CMA-244」,數量平均分子量:2,000)100質量份、乙二醇8質量份、N,N-二甲基丙烯醯胺250質量份、及4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯45質量份,在攪拌下使其進行反應直至85℃下的黏度到達600dPa‧s之後,加入甲醇0.22質量份使其進行反應,藉以得到含有胺基甲酸酯樹脂(A-2)之胺基甲酸酯樹脂組成物。
於具有攪拌機、迴流器、溫度計的反應裝置中,投入聚丁二醇(數量平均分子量:2,000)100質量份、乙二醇8質量份、N,N,2-三甲基丙醯胺250質量份、及4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯45質量份,在攪拌下使其進行反應直至85℃下的黏度到達600dPa‧s之後,加入甲醇0.22質量份使其進行反應,藉以得到含有胺基甲酸酯樹脂(A-3)之胺基甲酸酯樹脂組成物。
於具有攪拌機、迴流器、溫度計的反應裝置中,投入聚丁二醇(數量平均分子量:2,000)100質量份、乙二醇8質量份、N,N-二甲基丙烯醯胺250質量份、及4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯45質量份,在攪拌下使其進行反應直至85℃下的黏度到達600dPa‧s之後,加入甲醇0.22質量份使其進行反應,藉以得到含有胺基甲酸酯樹脂(A-4)之胺基甲酸酯樹脂組成物。
於合成例所使用之多元醇的數量平均分子量係表示藉由凝膠滲透層析(GPC)法,依如下條件進行測定之值。
測定裝置:高速GPC裝置(東曹股份有限公司製「HLC-8220 GPC」
管柱:將東曹股份有限公司製之下述管柱予以串聯而使用。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1根
檢測器:RI(示差折射計)
管柱溫度:40℃
展開溶劑:四氫呋喃(THF)
流速:1.0mL/分鐘
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%之四氫呋喃溶液)
標準試料:使用如下標準聚苯乙烯,作成檢量線。
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯A-500」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯A-1000」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯A-2500」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯A-5000」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-1」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-2」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-4」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-10」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-20」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-40」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-80」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-128」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-288」
東曹股份有限公司製「TSKgel標準聚苯乙烯F-550」
利用N,N,2-三甲基丙醯胺30質量份來進一步稀釋於合成例1所得到之胺基甲酸酯樹脂組成物100質量份,以成為厚度(Wet)1mm的方式,塗布至聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上。接著,使塗布基材浸漬在凝固浴(25℃的水)中10分鐘,使胺基甲酸酯樹脂(A-1)凝固。其後,使該基材浸漬於50℃的水中60分鐘,洗淨溶劑。洗淨後,使基材在120℃下熱風乾燥30分鐘,得到多孔體。
利用N,N-二甲基丙烯醯胺30質量份來進一步稀釋於合成例2所得到之胺基甲酸酯樹脂組成物100質量份,以成為厚度(Wet)1mm的方式,塗布至聚對苯二甲酸 乙二酯(PET)薄膜上。接著,使塗布基材浸漬在凝固浴(25℃的水)中10分鐘,使胺基甲酸酯樹脂(A-2)凝固。其後,使該基材浸漬於50℃的水中60分鐘,洗淨溶劑。洗淨後,使基材在120℃下熱風乾燥30分鐘,得到多孔體。
利用N,N,2-三甲基丙醯胺30質量份來進一步稀釋於合成例3所得到之胺基甲酸酯樹脂組成物100質量份,以成為厚度(Wet)1mm的方式,塗布至聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上。接著,使塗布基材浸漬在凝固浴(25℃的水)中10分鐘,使胺基甲酸酯樹脂(A-3)凝固。其後,使該基材浸漬於50℃的水中60分鐘,洗淨溶劑。洗淨後,使基材在120℃下熱風乾燥30分鐘,得到多孔體。
利用N,N-二甲基丙烯醯胺30質量份來進一步稀釋於合成例4所得到之胺基甲酸酯樹脂組成物100質量份,以成為厚度(Wet)1mm的方式,塗布至聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上。接著,使塗布基材浸漬在凝固浴(25℃的水)中10分鐘,使胺基甲酸酯樹脂(A-4)凝固。其後,使該基材浸漬於50℃的水中60分鐘,洗淨溶劑。洗淨後,使基材在120℃下熱風乾燥30分鐘,得到多孔體。
於具有攪拌機、迴流器、溫度計的反應裝置中,投入聚酯多元醇(DIC股份有限公司製「CMA-244」,數量平均分子量:2,000)100質量份、乙二醇8質量份、γ-丁內酯250質量份、及4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯45質量份,欲在攪拌下使其進行反應於85℃下,但在途中已凝膠化。
使用日立高科技股份有限公司製掃描型電子顯微鏡「SU3500」(倍率500倍)來觀察在實施例所得到之多孔體,確認是否有形成多孔體。可確認多孔體者評價為「T」,未確認者評價為「F」。
「表1」中的簡稱係如下。
.「DMIB」:N,N,2-三甲基丙醯胺
.「DMAA」:N,N-二甲基丙烯醯胺
.「GBL」:γ-丁內酯
在圖1中也可確認,可知道本發明未使用DMF而得到多孔體。
另一方面,比較例1係使用溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與胺基甲酸酯樹脂(A)之漢森溶解度參數(A-HSP)的差值超出本發明所界定範圍之γ-丁內酯的態樣,但凝膠化,對於胺基甲酸酯樹脂(A)為不可溶,無法得到多孔體。
Claims (3)
- 一種多孔體之製造方法,其係藉由濕式製膜法來將含有胺基甲酸酯樹脂(A)及溶劑(B)之胺基甲酸酯樹脂組成物予以加工之多孔體之製造方法,其特徵為,就該溶劑(B)而言,溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與胺基甲酸酯樹脂(A)之漢森溶解度參數(A-HSP)的差值為3~8(J/cm 3) 1/2之範圍,且溶劑(B)之漢森溶解度參數(B-HSP)與水之漢森溶解度參數(W-HSP)的差值為31.5~38(J/cm 3) 1/2之範圍。
- 如請求項1之多孔體之製造方法,其中該溶劑(B)之漢森溶解度參數中之分散項(δD)為15.5~21.0MPa 0.5之範圍,極化項(δP)為7.0~14.5MPa 0.5之範圍,氫鍵項(δH)為4.5~11.0MPa 0.5之範圍。
- 如請求項1之多孔體之製造方法,其中該溶劑(B)為N,N,2-三甲基丙醯胺、及/或N,N-二甲基丙烯醯胺。
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